محلول ها، مخلوط های کلوئید، سوسپانسیون و امولسیون فرمهای متفاوتی از مواد هستند که در زندگی روزمره از آنها استفاده می کنیم. تفاوت بین این مواد از روی ویژگی های فیزیکی آنها قابل تشخیص است.
به صورت کلی سیالات اگر خالص نباشند، یا مخلوط هستند یا محلول.
محلول (Solution)
محلول زمانی تشکیل می‌شود که ذرات یک ماده (حل‌شونده) به طور یکنواخت در ماده دیگر (حلال) پخش شوند. اندازه ذرات در محلول بسیار کوچک است و با چشم دیده نمی‌شوند. محلول‌ها شفاف‌اند و ته‌نشین نمی‌شوند.
مثال برای محلول:
نمک در آب، شکر در چای، الکل در آب.
ویژگی‌های محلول:
ذرات به طور کامل حل می‌شوند.
شفاف‌اند و نور را عبور می‌دهند.
پایدارند و ته‌نشینی ندارند.
مخلوط چیست؟
مخلوط یا هتروژن(ناهمگن) به دو یا چند جزء که در سیال اصلی حل نمیشود، می گوییم. از مخلوط ها نور رد نشده و پرتو نور را متراکم می کنند. بعضی از انواع مخلوط از صافی هم بصورت کامل رد نمی شوند. مخلوط ها در مایعات به دو حالت امولسیون و سوسپانسون تقسیم می گردد. البته فرم دیگری از مخلوط هم دارند که کلوئید نام دارد. در ابتدا می خواهیم به دو حالت سوسپانسیون و امولسیون بپردازیم.
سوسپانسیون(Suspension) به چه معنی است؟
مخلوط سوسپانسون(suspension) نوعی از ماده است که ذرات جامد نامحلول در مایع پراکنده است. از نمونه سوسپانسیون در زندگی می توانیم به خون، مخلوط آب و آرد، آبمیوه پالپ دار و برخی از انواع سس اشاره کنیم.
سوسپانسیون ها در حالت عادی ته نشین شده و نور را پراکنده می کنند. برخی از سوسپانسیون ها نیز مخلوط جامد در گاز هستند. ذرات معلق در هوا(آلاینده) از این نوعند.
نمونه هایی از سوسپانسیون:
گِل در آب، شربت‌های دارویی حاوی ذرات، آب‌میوه‌های پالپ‌دار.
ویژگی‌های سوسپانسیون:
ذرات قابل دیدن با چشم یا میکروسکوپ‌اند.
پس از مدتی ته‌نشین می‌شوند.
با هم زدن دوباره یکنواخت می‌شوند.
امولسیون(Emulsion) یعنی چه؟
امولسیون از مخلوط دو مایع غیر محلول بوجود میاید. به عنوان مثال آب و روغن جزو امولسیون ها قرار می گیرد. در حالت عادی امولسیون هر چقدر هم خوب مخلوط شود، بعد از مدتی تفکیک خواهد شد. برای جلوگیری از این اتفاق در محصولات خوراکی، آرایشی، بهداشتی، شیمیایی و ... از امولسیوفایر استفاده می کنند. امولسیوفایرها موادی هستند که مولکول های آنها، یک سر آب دوست و یک سر آب گریز دارد. این مواد ذرات ریز غیر محلول را احاطه کرده، و حالت غوطه وری بوجود می آورند.
برای مثال مخلوط آب و صابون و روغن می تواند یک امولسیون هموژن را بوجود آورد.
از امولسیون های خوراکی می توانیم به سس مایونز، سس سالاد، خامه و دسر اشاره کنیم.
ویژگی‌های امولسیون:
از دو مایع ناپایدار تشکیل شده‌اند.
معمولاً به کمک امولسیفایر (مثل لسیتین در مایونز) پایدار می‌مانند.
پس از مدتی ممکن است جدا شوند.
کلوئید چیست و چطور ایجاد می شود؟
کلوئید ها، در واقع امولسیون و سوسپانسون های همگن(هموژن) هستند. اندازه ذرات در مخلوط های کلوئید کوچکتر از سوسپانسیون و امولسیون است. در عین حال کولوئیدها معمولا ته نشین نمی شوند.
محصولات غذایی، آرایشی بهداشتی، رنگ، مرکب، شیر، برخی از انواع روغن و روانکار، گریس، کرم ضد افتاب و ... جزو دسته کلوئید ها قرار می گیرند.
ویژگی‌های کلوئید:
ذرات بسیار ریزتر از سوسپانسیون ولی بزرگ‌تر از محلول‌اند.
ته‌نشینی ندارند و پایدارند.
نور را پخش می‌کنند (اثر تیندال).
روش تولید کلوئید
معمولا در صنعت کلوئید ها را به کمک میکسر هموژنایزر درست می کنند. هموژنایزر روتور استاتور، هموژنایزر تحت خلاء، هموژن اولتراسونیک، و هموژنایزر های فشار بالا تجهیزات صنعتی هستند که در تولید این محصولات بکار می روند.
جدول مقایسه انواع مخلوط‌ها
| ویژگی‌ها | محلول | سوسپانسیون | امولسیون | کلوئید |
|---|---|---|---|---|
| نوع ترکیب | همگن | ناهمگن(مایع و جامد) | ناهمگن (دو مایع) | |
| اندازه ذرات | کمتر از ۱ نانومتر | بیش از ۱۰۰۰ نانومتر | ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر | ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر |
| عبور نور | عبور کامل | عبور نمی‌دهد | تا حدی عبور می‌دهد | پخش می‌کند |
| ته‌نشینی | ندارد | دارد | ممکن است داشته باشد | ندارد |
| مثال‌ها | آب‌نمک | گل در آب | شیر، مایونز | مه، ژله، فوم اصلاح |
کاربردها در زندگی و صنعت
۱. محلول‌ها:
در داروسازی (محلول‌های تزریقی)، آشپزی (چای شیرین)، و صنایع شیمیایی (محلول‌های تمیزکننده).
۲. سوسپانسیون‌ها:
در رنگ‌سازی، تولید آنتی‌بیوتیک‌های مایع، نوشیدنی‌های طبیعی با پالپ میوه.
۳. امولسیون‌ها:
در صنایع آرایشی (کرم‌ها و لوسیون‌ها)، غذایی (مایونز، بستنی)، و دارویی (کرم‌های دارویی).
۴. کلوئیدها:
در صنایع لبنی، تولید دود مصنوعی، اسپری‌های آئروسل، و تصفیه آب.
نکات جالب در مورد امولسیون، سوسپانسیون و کلوئید
شیر در واقع نوعی امولسیون و کلوئید هم‌زمان است!
مه و دود هر دو نوعی کلوئید هستند اما یکی مایع در گاز است (مه) و دیگری جامد در گاز (دود).
اگر امولسیون ناپایدار شود، مایع‌ها از هم جدا می‌شوند و دو فاز تشکیل می‌دهند (مثل جدا شدن روغن از سس).
